ANSYS Fluent

ANSYS Fluent软件包含了广泛的物理模型，能模拟工业应用中的流动、传热和反应，这些工业应用涵盖了从飞机机翼的空气外流到锅炉的燃烧，从塔内气泡流到钻井平台，从血液流动到半导体制造，以及从洁净室设计到污水处理厂。还包括了一些特殊的模型如内燃机燃烧、气动噪声、旋转机械和多相流系统也进一步扩大了软件的应用范围。

功能和特点

直观、参数化、自动化的工作流程

ANSYS Fluent集成在统一的ANSYS Workbench平台下，该平台已经成为工业界最广泛、最深入的先进工程仿真技术组合的基础。ANSYS Fluent提供了CFD仿真中史无前例的生产力，实现仿真驱动产品设计。

l 无需繁琐的返工即可快速地准备流动分析所需设备/过程的几何

l 避免了相同数据模型的复制，而是在基本流动之外的物理场间一致性地共享这些数据

l 很容易定义几何、网格、物理和后处理的一系列参数变化，只点击一次鼠标即可自动得到一系列新的CFD结果

l 通过增加对可变性和设计敏感度的理解，改进了设备/过程的质量

l 容易设置并运行多物理场仿真

网格灵活

ANSYS Fluent软件的网格具有完全的灵活性，包括能相对容易地对复杂几何生成非结构网格来求解流动问题。网格类型包括三角形、四边形、四面体、六面体、棱柱体（楔形）和多面体。ANSYS Workbench允许读入CAD模型，在ANSYS DesignModeler中准备好后为CFD所用，在ANSYS Mesh部件中自动或手动划分网格。ANSYS Meshing也能自动从CAD装配体中抽取流体域，用Cutcell方法划分网格，该方法能创建包括六面体单元或切分四面体方法的非一致网格。两种方法都支持边界层网格生成，这对精确解析近壁面流动区非常关键。ANSYS Fluent也可以基于流场结果的动态网格加密或粗化。

被证实的求解技术和精确的数值算法

ANSYS Fluent能稳健高效地求解所有的物理模型和流动类型，包括稳态或瞬态，不可压缩或可压缩流动（从低亚音速流到超高音速），层流或湍流，牛顿流或非牛顿流，理想气体或真实气体。

ANSYS Fluent具有适用于任何应用的稳健求解器：完全分离的压力基求解器，带有拟瞬态选项的耦合压力基求解器，隐式和显式的密度基求解器。

湍流模型

●　精确有效地捕捉湍流效应

●　多种常见的双方程模型和雷诺应力模型

●　提供创新的模型来求解层流到湍流的转捩

●　大量的尺度解析湍流模型

●　嵌入式LES（E-LES）选项

传热和辐射

在许多工业设备像涡轮叶片、发动机缸体和燃烧室，以及建筑和结构中，优化传热都非常关键。这些应用中，其核心是要精确预测对流传热，其中很多情况下，对固体内的热扩散和辐射传热也有着重要的作用。

ANSYS Fluent软件有最新的共轭传热（CHT）技术，把流体动力学和固体材料的内部导热联合起来计算。固体域可以直接划分网格，或用壳模型做为薄壁模拟。相关的其它功能包括考虑通过薄挡板的导热、固体间接触面的热阻和固体表面镀膜的热阻。

ANSYS Fluent引入了丰富的模型来计算各类流体和固体间的辐射传热，包括全透明、半透明或不透明辐射。ANSYS Fluent不同频谱模型的选项能考虑波长相关性的仿真。它也可以考虑散射的影响。

多相流

●　能洞察难以测量的设备内部

●　能捕捉多个相间的相互作用

●　提供了多流体（VOF）模型

●　用欧拉多相流模型分别求解各相的方程组，或者用更经济的混合相模型

●　欧拉多相流模型具备丰富的选项来求解质量、动量和能量交换

反应流

●　提供了丰富的架构模拟伴随化学反应和燃烧的流动

●　提供了诸如涡耗散概念、PDF输运及刚性有限速率反应等新模型

●　包括涡破碎和有限速率等成熟的模型

●　扩展连贯小火焰模型（ECFM）适合像内燃机这类特殊的应用

●　反应流模型能处理大量的气体、煤和液体燃料燃烧模拟

●　预测SOx生成、NOx生成和分解的特殊模型

●　反应流模型能和真实气体模型、LES、DES湍流模型联合使用

声学

对声学来说，ANSYS Fluent能用几种方法计算非稳态压力脉动引起的噪声。瞬态LES对表面压力的预测能用内嵌的傅立叶变换工具（FFT）转化为频谱。Ffowcs–Williams和Hawkins声类比能模拟各种的声传播，从暴露的钝体到旋转风扇叶片。宽频噪声模型能基于稳态仿真的结果预估声源。

流固耦合

●　可以模拟固体运动对流动的影响

●　可以很容易设置流固耦合（FSI）仿真

●　允许很大的边界位移

●　按需自动重新划分网格的选项

动网格

ANSYS Fluent的动网格能解决一些挑战性的应用，包括内燃机流动、阀门、油箱分离。有包括层铺、光顺和网格重划分几种不同的网格重建格式，可以在一个仿真中按需对不同部件使用不同方式。只需要初始网格和边界运动描述，关键帧网格替换能在求解过程中根据一系列提前生成的网格进行替换（自动或手动）。内嵌的六自由度求解器能用于无约束的运动，如油箱分离、船体水动力、导弹发射和油箱晃荡。动网格和ANSYS Fluent中大量其它模型兼容，包括喷雾破碎和燃烧模型、自由液面预测的多相流模型和可压缩流等。

ANSYS Fluent也提供滑移网格和多重参考坐标系模型，该模型在搅拌器、水泵和涡轮机械中已被验证。

强大可扩展的高性能计算能力

ANSYS Fluent提供了强大的、可扩展的高性能计算（HPC）。用户可以用ANSYS CFD HPC的并行来计算更高可信的CFD模型，包括更复杂的几何细节（如全360度叶片流道而不是单流道），更复杂的物理（如瞬态湍流而不是稳态湍流模型）组成的系统。实际上，ANSYS Fluent能用64位技术并行运算包括几十亿甚至更多的网格。其结果是加强了对产品性能的洞察，而用其它方法都无法进行这种洞察。对细节的理解能产生巨大的商业益处，揭示可能导致产品失败或隐性故障的设计问题。使用HPC理解产品性能的细节能为设计提供信心，帮助产品在市场取得最终成功。

通过加快单个CFD仿真的计算时间，ANSYS CFD HPC增加了产出。这能实现考虑多个设计思路，提供在设计早期就做出正确的决定。使用ANSYS CFD HPC能帮助工程人员更有效地开发几乎任何产品。

ANSYS Fluent引入了针对最新的多核处理器的优化，极大地从最新的处理器架构、伴有优化通讯的分区算法、以及不同处理器间的动态负载平衡中受益。ANSYS CFD HPC易于使用且能在多个系统中如期工作，包括从多核工作站到高端的HPC集群。对超过1000个处理器的系统已有线性的扩展性。

求解优化器，伴随求解器，网格变形器

ANSYS Fluent软件提供形状优化功能，能自动调整特定设计的几何参数，直到该设计满足优化目标。这类案例包括了汽车或飞机机翼的气动优化，喷管和管道的流量优化。ANSYS Fluent也能使用 ANSYS合作伙伴的优化软件。

另外，ANSYS Fluent提供了开创性的伴随算法技术。通过调整几何来判断推荐改变的效果，伴随算法能让你知道如何修改几何来满足设计目标。用其它方法很难得到伴随算法所提供的单个仿真的信息。伴随算法计算工程变量相对系统输入的变化。离散的伴随求解器用来检查下沉力（对F1应用），降低阻力（对汽车），减少总压降（对管道）。对于超过1000万网格的大规模问题，伴随求解器依然能稳健运行，并有优异的扩展性。

材料属性

流动条件会影响材料的详细行为，如压力或温度对CFD结果的精度有关键的影响。ANSYS Fluent软件提供广泛的材料模型选项，确保没有什么能阻止获得最可信结果。

针对大范围的液体、气体和固体，ANSYS Fluent有丰富的材料属性库。理想流体和真实流体都能用成熟的高级状态方程来模拟。对粘性和导热系数也有很多关系式，如基于动力学理论的萨姆兰公式。对非牛顿流体，提供了丰富的粘性模型来考虑随剪切应变变化的行为。

假设仿真中涉及到某个专有材料，或其它材料库中没有的材料，用户能用ANSYS Fluent环境的灵活性容易地定义任何新材料，或者定义材料属性和压力、温度、剪切应变速率等流场参数的关系式。用户能直接在ANSYS Fluent 界面里，用简单的语法或用户定义函数定义代数表达式，实现定制模型。

定制和全项目范围脚本

对那些想要定制ANSYS Fluent软件的人来说，用户定义函数是一个流行的选择。它有完整的文档和培训案例，以及技术支持。对经常需要重复设置的设备，如质子交换膜和固体氧化物燃料电池，以及磁流体，ANSYS全球咨询网络能提供或帮助创建模版。最后，大多数用户操作在ANSYS Fluent中能被录制、修改、并和ANSYS Workbench（全项目范围）脚本工具结合，用于参数/文件/数据管理以及设计探索。

后处理和数据输出

ANSYS Fluent的后处理工具能产生有意义的图像、动画和报告，让流体动力学结果的表达更容易。透明和不透明面、迹线、矢量图、云图、自定义变量和场景的创建只是后处理功能的一部分。求解数据能输出到ANSYS CFD-Post、第三方后处理软件或CAE软件中做进一步的分析。在ANSYS Workbench环境中，ANSYS Fluent求解数据能作为热或压力载荷映射到ANSYS仿真上。在单独模式中，ANSYS Fluent能把面上的结构和热载荷，以及体温度输出给第三方FEA网格。

知识管理已就绪

ANSYS CFD技术已经可以和 ANSYS 工程知识管理（EKM）一起使用了。ANSYS EKM系统应对仿真数据管理的挑战，通过管理重要的仿真数据来帮助工程师，包括归档、备份、可追踪、保持审核记录、合作和知识产权保护。这些功能恰当地捕捉ANSYS CFD仿真获得的知识，并准备好将之用于企业的工程过程。